x86 架构处理器危险了：几个空前强大的新对手正来势汹汹

来源：快 科技

过去 20 年时间，PC CPU 市场一直被 X86 架构主导，英特尔长期占据着这个市场一半以上的份额。

不过近几年来，英特尔在 PC 处理器市场的王者地位日渐动摇，导致其领先优势被削弱。

当前基于 X86 设计 CPU 的只有两家：英特尔和 AMD。其实在 80386 之前，也曾有十几家厂商生产 X86 CPU，但随着后面英特尔的打压、授权的失效、以及性能的不断升级，其他厂商都消失在了历史的长河里，只有 AMD 通过自行研发的 AMD64 存活了下来，并和英特尔交叉授权兼容 AMD X86-64，开创了 X86 的 64 位时代。

首先挑战英特尔的就是同为 X86 阵营的 AMD，AMD 依靠 2016 年推出的 Zen 架构大幅提升了芯片性能，加上台积电先进工艺的助力，AMD 的 PC 处理器性能已迅速赶上英特尔，甚至实现了超越，推动 AMD 近几年来在 PC 处理器市场的份额不断高涨。

2012-2022 年全球英特尔和 AMD X86 计算机处理器市场份额

能看到，在 X86 处理器中，英特尔还是占据着主导优势，但近几年 AMD 追赶幅度过于凶猛，隐隐有着和英特尔并驾齐驱之势。

PC 市场寒意袭来

CIC 灼识咨询指出，目前下游市场低迷限制了上游厂商的出货及业绩，CPU、显卡等 PC 硬件均受到来自下游的需求限制，升级替换需求滞缓使得上游厂商一并出现库存积压问题，与 AMD 同处 PC 上游赛道的英特尔、英伟达等其他芯片制造商均受到不同程度的冲击。

另一方面，PC 相关部件替换周期逐渐延长也进一步紧缩了上游市场出货规模空间，供应链调整使处理器出货量减少，PC 上游厂商正在承受较高的库存成本。

短期来看，PC 需求下滑之势难以缓解。Gartner 报告显示，2022 年第三季度，全球 PC 市场出货 6800 万台，同比下降 19.5%。这是 Gartner 自 1990 年代中期开始追踪 PC 市场以来，录得的最大降幅，也是 PC 市场连续第四个季度同比衰退。

PC 市场的萎靡不振，迅速反映到了供应链端。作为 PC 市场 X86 处理器双雄的英特尔、AMD 无疑均已感受到传导的寒意。

11 月 2 日，AMD 披露 2022 年三季报，尽管在其他业务带动下，该公司营收逆势增长近三成，但 PC 处理器业务部门收入骤降 40%，拖累整个公司净利润同比暴跌 93%。主要原因是 PC 市场疲软，以及整个 PC 供应链降低库存，导致处理器出货量减少。

PC 市场下行，AMD 的 " 老对头 " 英特尔也难以幸免。今年三季度，英特尔营收同比下滑 20%，净利润下降 85%。

英特尔 CEO 基辛格坦言，面对难以预料的宏观 经济 和困难的市场预期，短期内几乎看不到任何好消息。为应对市场低迷，英特尔抛出了包括裁员和减产在内的降低成本计划，并预计明年削减成本 30 亿美元，未来三年降本最多达 100 亿美元。

Canalys 报告指出，不利的宏观经济和行业因素，削弱了个人电脑市场的势头，并可能持续到 2023 年。

面对主力市场的下行，英特尔和 AMD 遭受了明面上的 " 冲击波 "，但或许其他隐忧比应对 PC 市场的下行更为棘手。

因为 AMD 与英特尔之争，尚且还属于 X86 阵营之争。而 Arm 和 RISC-V 架构在 PC 处理器领域的试探，或许才是 X86 面临的真正挑战。

Arm 阵营发起冲击

二十多年前，微软的 Windows 操作系统和英特尔的 X86 芯片，" 双雄合并 " 横扫整片电脑市场，直到他们遇上了 苹果 公司。

苹果的异军突起，让这个曾经牢不可破的 W 英特尔阵营出现了裂缝，"macOS+ X86" 的出现使得 "Windows+ X86" 不再是唯一的选择。而到了 2020 年，M1 芯片的发布将 Arm 架构也拉入了这场战局，X86 迎来了新的竞争对手。

苹果 " 异军突起 "

2020 年 11 月，随着苹果首款基于 Arm 架构的自研处理器 M1 问世，一石激起千层浪。

Arm 架构芯片在 PC 端的应用，成为了芯片产业，尤其是通用 CPU 芯片产业关注的焦点。

在 M1 芯片发布之后的各种测评中，用户看到了令人期待的结果：M1 芯片跑分比肩高端 X86 处理器，性能方面已与 11 代酷睿 i7 接近，打破了 Arm 架构的低功耗低性能的桎梏，M 系处理器在性能接近 X86 处理器的同时却依然保持了低功耗，功耗大约只有英特尔处理器的一半，由此搭载 M 系处理器的 Mac 可以设计得更轻薄，续航力也更强。

这是 Arm 架构处理器首次在性能方面追近英特尔，搭载 M 系处理器的 Mac 大受市场欢迎。

M1 芯片的腾空出世不仅意味着苹果与英特尔 长达 15 年的 " 恋爱长跑 " 以 " 分手 " 告终，也让大家看到了 Arm 架构在 PC 端的巨大潜力。

在 2022 年苹果 WWDC 上，苹果 M2 芯片登场。据介绍，M2 芯片采用新一代 5nm 工艺，相比上一代 M1 芯片拥有 18% 的 CPU 性能提升，以及 35% 的 GPU 性能提升。

对比 10 核心 X86 笔记本处理器，同等功耗下 ( 15W ) 性能领先 90%，而同样性能下，M2 的功耗是对方的四分之一。对比 12 核心笔记本处理器，25% 的功耗即可带来 87% 的性能。

M2 芯片估计还会走 M1 的老路，后续会有 M2 Pro、M2 Max、M2 Ultra 等等芯片出来，然后再更换在自己的 Mac 系列产品上，实现全系升级。

由于小芯片 ( chiplet ) 设计趋于成熟及台积电先进封装技术推进顺利，市场传出苹果可能会在明年推出将 2 颗 M2 Max 整合的 M2?Extreme 处理器，搭载 48 核 CPU 及 152 核 GPU。

业者指出，苹果 M2?Pro/Max/Extreme 等系列处理器均采用台积电 3 纳米制程量产，且若 M2 Extreme 消息属实，明年苹果 PC 处理器效能将可追上英特尔脚步，成为 Arm 架构处理器市场霸主。

据爆料，苹果正在开发面对专业市场的大屏幕 iMac 机型，并且将搭载 M3 系列芯片，可能是 M3 Pro 或 M3 Max。这些产品搭载的 M3 系列芯片预计将基于台积电的 3nm 技术制造，对比采用 5nm 工艺的 M1 和 M2 芯片，将在性能、功耗以及兼容性方面全面提升。

自从 M 系列芯片诞生以来，苹果打破了用户对于 Arm 芯片性能的认知，甚至重构了自己的所有业务线，以全力支持 M 系列芯片的上市。

苹果对 Arm 的影响有多大，在兼容 Arm 的 M1 Mac 开售之前，2020 年第三季度 Arm 在 PC 芯片中的市场份额仅为 2%。一年多后，根据 Mercury Research 的 2022 第一季度数据，对 Arm PC 客户端份额的估计为 11.3%，几乎比一年前的 5.9% 翻了一番。

随着苹果 Mac 产品线全面投奔 Arm 架构芯片，曾经只占个人电脑芯片市场很小部分的 Arm 芯片市场份额迅速增长。

星星之火，逐渐燎原。

高通前来 " 搅局 "

苹果 M 系处理器的成功，鼓舞了移动芯片市场的芯片企业，特别是高通公司。

其实，在基于 Arm 架构的笔记本芯片领域，高通比苹果更有经验。此前，高通分别于 2018 和 2020 年推出了一代和二代 PC 端骁龙 8CX 处理器，至今已经发展了 3 代。但遗憾的是，这些处理器都没有掀起太大的水花。

尽管已经做了数年的尝试，但高通对 Windows on Arm 依然看好，且不遗余力的发展。

近日，高通 CEO 安蒙在财报分析会上表示，预计 2024 年，搭载骁龙芯片的 Windows PC 将在市场上迎来拐点。

这一前瞻的立足点在于，微软正在做很多优化工作，改善 Arm WinPC 的使用体验，同时更多 OEM 厂商愿意采购骁龙芯片。

当然，更重要的是，在收购 Nuvia 后，高通将效仿苹果 M 系列芯片，完全推倒 Arm 公版架构，从头研制一款高性能的 PC 处理器，甚至要叫板英特尔和 AMD。

据悉，这款 CPU 基于 Nuvia Phoenix 为原型开发，代号 Hamoa，采用 8 颗大核 +4 颗小核大小核的异构形态。内存和缓存的设计和苹果 M1 类似，同时支持独立显卡，性能可期。

据了解，Nuvia 的 Phoenix 原型产品仅在 2020 年 8 月的时候低调秀过肌肉，当时在 GeekBench 5 中，单核远超骁龙 865、苹果 A12X 和苹果 A13，功耗不足 4.5 瓦。

值得一提的是，Nuvia 公司的主要创办人 Gerard Williams III 曾领导了苹果 A7（Cyclone 核心）到 A14（Firestorm 核心）芯片的开发，早年在 Arm 公司还参与了 Cortex-A8/A15 的定义。

高通表示新一代处理器旨在为 Windows PC 设定性能基准，除了要和苹果的 M 系列处理器竞争之外，还要在持久的性能和更低的功耗方面达到行业领先水平。同时，高通将大力发展 Adreno GPU，目标是为其未来的 PC 产品提供桌面级 游戏 功能。

高通希望这款处理器达到的就是类似苹果 M 系芯片对于 PC 市场的 " 搅局 " 效果。

行业知名分析师郭明錤指出，在呛声挑战苹果或者 X86 处理器之前，高通要想想如何说服 PC 品牌采用该处理器，而非过往习惯的 X86 架构处理器。

小结

X86 架构的强大并不在于它本身，而在于围绕着它所建立起来的各种各样基于 X86 指令架构的程序。然而，随着电脑产业的发展，为了换取更高的性能，X86 上集成的指令集数量越来越多，给硬件带来的负荷也就越来越大，无形中增加了功耗和设计难度。

相较于 X86，Arm 则大幅简化架构，仅保留所需要的指令，可以让整个处理器更为简化，拥有小体积、高效能的特性。

早期行业厂商一系列失败的尝试让人们认为将 Arm 芯片用作 PC 平台是不切实际的想法，但显然如今的情势发生了巨大的扭转。

一方面，苹果基于 Arm 的处理器技术展示了不输给英特尔 X86 芯片的出色性能。

另一方面，曾经在 Windows on Arm 摔了个大跟头的微软、高通以及国内厂商也开始奋起直追。

微软不仅推出了 Windows11 Arm，为 Arm 带来了 64 位应用程序仿真，还在 2020 年传出将自研基于 Arm 的处理器，并于去年 10 月，微软 Surface 部门发布了一份 SoC 架构师的招聘，这意味着微软或将开始着手为 Surface 设备开发自己的 PC 芯片。

而 Arm 自身在 2021 年 3 月也发布了全新 Armv9 指令集，算力更强，不再只局限于移动市场，还将发力 PC、HPC 高性能计算、深度学习等新市场。

此外，三星，联发科，大陆的飞腾、瑞芯微，以及此芯科技等初创企业此芯也在觊觎这个市场。

三星在 2020 年就有消息称正在研发的 Exynos 1000 处理器，可能也会用于 Windows PC。据 Sammobile 前不久报道，三星正在开发下一代旗舰处理器 Exynos 2300，这颗芯片型号为 S5E9935，代号为 Quadra"，不知是否未来是否会出现在其他笔电上。

联发科则是在去年 11 月的 Executive 峰会上直接表明了进军 Windows on Arm 平台的决心，不过由于该计划目前仍处于早期阶段，何时投入商用还未知。

大陆方面，飞腾主要做 Arm 架构服务器和桌面 CPU；瑞芯微去年底新发布了旗舰芯 RK3588 的 Arm PC 整体解决方案 ; 此芯科技主要致力于开发兼容 Arm 通用智能计算体系，提供芯片产品和通用计算一站式解决方案。

据悉，其芯片产品已经进入工程设计阶段，产品定义、IP 选型工作已经基本结束，计划明年实现第一个产品流片，后面就可以看到产品上市。

总的来说，未来 Arm 架构在 PC 芯片领域的实力不容小觑。在苹果、高通等一众老将的拥趸下，Arm 架构阵营在逐步蚕食 X86 架构的传统领地。

与此同时，Arm 架构亦在服务器市场不断成长。集邦咨询调查显示，预估至 2025 年 Arm 架构服务器渗透率达 22%，云端数据中心将率先采用。

可以说，X86 架构一直在承压。

RISC-V 后起之秀

Arm 架构正在搅动 PC CPU 市场竞争格局发生变化。

与此同时，开源 RSC-V 的兴起，又给 CPU 市场的竞争带来了更多的不确定性。

从发展现状来看，RISC-V CPU 已经在对生态要求不高的 IoT 市场取得成功，接下来，RISC-V 还将进军更高性能的移动、PC 和服务器 CPU 市场，加入到 X86 和 Arm 的竞争当中。

在 PC 领域，阿里平头哥和赛昉科技都是 RISC-V 架构的重要推动者，它们早早介入 RISC-V 架构，经过数年的发展，基于 RISC-V 架构开发出性能卓越的 PC 处理器，将 RISC-V 处理器的性能提高到足以满足 PC 需求的地步，同时它们也做好了与 Linux、Windows 和国产统信 UOS 系统的适配，可以帮助 PC 厂商降低推出 PC 的难度，将推动国产 PC 处理器进一步加速发展。

近日，全球首款基于 RISC-V 处理器的笔记本电脑 ROMA 发售。ROMA 电脑的 CPU 采用的是阿里平头哥自研的 RISC-V CPU TH1520（曳影 1520），采用 4 个玄铁 C910 内核，主频高达 2.5GHz。

TH1520 基于阿里巴巴 2022 年 8 月发布的无剑 600 芯片设计平台，能够在阿里巴巴 2020 年推出的基于 Linux 的 OpenAnolis 开源操作系统上运行火狐浏览器、LibreOffice 办公套件等各类桌面级应用。

这台电脑的发布让我们认识到，RISC-V 进一步体现出了在 PC 领域取代 X86、Arm 的潜力和可能性。

近日，本土 RISC-V 厂商赛昉科技推出了 RISC-V 架构的 PC 处理器，并推出了单板计算机。

赛昉科技始终聚焦于高性能 RISC-V 芯片研发，成立至今已相继推出全球性能最高的 RISC-V CPU Core IP ——昉 · 天枢、全球首款量产的高性能 RISC-V 多 媒体 处理器——昉 · 惊鸿 7110、全球性能最高的量产 RISC-V 单板计算机昉 · 星光 2，实现了从 RISC-V 内核、处理器芯片到软件生态的全栈组合，有力撕下 RISC-V 即低端的标签，开启 RISC-V 高性能处理器的应用落地。

平头哥和赛昉科技等厂商的努力，意味着 RISC-V 芯片正加速进军 PC 处理器市场。

综合来看，无论是 IoT 市场的规模化应用，还是向 PC 和服务器等高性能领域发展的未来潜力，RISC-V 这个新兴架构正吸引着全球众多参与者躬身其中。

当前，国内外各大科技公司正在大力布局 RISC-V 架构，通过这款开源、精简的架构平台，设计出所需的芯片产品，或者通过 RISC-V 延伸出其它的生态系统。不管是软件还是硬件，RISC-V 的适配能力正逐步扩大。

写在最后

从 AMD CPU 性能迅速接近英特尔，以及苹果 M 系列处理器的崛起和 RISC-V 芯片的推出，可以看到优秀的 CPU 微架构，以及微架构的精细优化能够带来的性能飞跃。

实际上，学术界早有定论，指令集对性能和功耗没有直接影响。龙芯总裁胡伟武此前也表示：" 其实指令系统更多关系到的是软件生态，比如 X86 支撑 Windows 生态、Arm 支撑 Android 生态。"

之所以会有 X86 CPU 性能更高，Arm CPU 功耗更有优势的认知，主要还是两者此前目标的不同。X86 把资源都用去提升性能，芯片性能高，功耗也高，但英特尔也有低功耗的芯片 Atom；Arm 原来的目标是做低功耗处理器，现在也有许多高性能的 Arm 服务器 CPU，性能高了，功耗也相应的提升。

也就是说，无论是 Arm 架构还是 RISC-V 设计出性能比 X86 高端 CPU 更好的产品，指令集并非挑战，核心在于设计目标。要是在一定边界内做取舍，包括缓存的策略、替换算法、分支策略等等，可以通过精细化调整来优化 CPU 的优势。

当前，X86、Arm、RISC-V 在嵌入式、桌面、高性能 CPU 市场的混战已经开启，谁好谁坏，无法做出比较，因为每款处理器架构都有着各自的优点和缺点。

但不可否认的是，X86 已经不再是唯一选择，在苹果、高通、微软、阿里平头哥等大厂的发力下，Arm 和 RISC-V 或将成为 PC 芯片领域不可忽视的存在。